基本介紹
- 中文名：特殊電磁場結構在磁場重聯中對帶電粒子的能化作用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李毅
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
磁場重聯是許多空間爆發現象的能量來源，是影響空間環境和空間天氣的主要擾動源頭之一。通過長期以來對磁場重聯的研究，人們已對該現象有了一定的了解。由於磁場重聯過程具有非均勻性、非線性、非平衡分布等複雜性特點，磁場重聯過程中會在某些階段產生並存在一些特殊的電磁場結構，如動力學阿爾芬波，多重磁島結構，湍流自相似結構，三維磁零點，大振幅非線性擾動等，它們在磁場重聯過程中對帶電粒子的加熱和加速，對非熱帶電粒子的形成等起著至關重要的能化作用。目前，大家對這些特殊電磁場結構還沒有給予足夠的重視，進行的研究並不多，對它們所起的關鍵作用還缺乏深入的認識和了解。本項目擬通過選取一些特殊的電磁場結構為研究對象，從理論分析和數值模擬兩方面入手，深入了解他們的產生、形成和對電漿的主要能化作用機制，從而有助於我們了解磁場重聯產生的高能帶電粒子和非熱帶電粒子以及非平衡態的速度分布函式。
結題摘要
磁場重聯是許多空間爆發現象的能量來源，是影響空間環境和空間天氣的主要擾動源頭之一。通過長期以來對磁場重聯的研究，人們已對該現象有了一定的了解。由於磁場重聯過程具有非均勻性、非線性、非平衡分布等複雜性特點，磁場重聯過程中會在某些階段產生並存在一些特殊的電磁場結構，如大振幅非線性擾動，動力學阿爾芬波，多磁島結構，亞磁島結構等，它們在磁場重聯過程中對帶電粒子的加熱和加速這些獲得能量的過程產生重要的影響，有時能起著至關重要的作用。本項目通過關注準靜態的電流片中磁場結構的變化，新提出了一種在電流片中產生線性擾動的模型。該模型是滿足電漿動力論方程的自洽模型，可以給出電流片中的電漿分布函式、磁場等，並具有線性疊加特性，可以重構出多重磁島、亞磁島等多種特殊磁場結構，為進一步深入探討這些特殊磁場結構對磁場重聯發生過程的影響提供了保證。而在磁場重聯發生時，大振幅非線性擾動，阿爾芬波和離子迴旋波都對帶電粒子獲得能量會產生不同的效果，使得離子的速度分布產生相應的變化。我們通過數值模擬工作，分析和統計了入流區、出流區的大振幅波動的頻率分布、極化特性等，可用大振幅波動解釋衛星觀測的磁場重聯區附近的磁場出現反Hall四極分布情況。
